晉中地區(qū)輸電線路微氣象及鹽密監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

謝 強(qiáng),朱瑞剛,熊 鵬

(1.晉中供電分公司,山西晉中 030600;2.武漢康普常青軟件技術(shù)有限公司,湖北武漢 430073)

晉中地區(qū)輸電線路微氣象及鹽密監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

謝 強(qiáng)1,朱瑞剛1,熊 鵬2

(1.晉中供電分公司,山西晉中 030600;2.武漢康普常青軟件技術(shù)有限公司,湖北武漢 430073)

闡述了為有效防止電網(wǎng)污閃事故發(fā)生,利用先進(jìn)的光傳感技術(shù)對(duì)輸電線路的微氣象和鹽密進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),取得了良好的效果,根據(jù)人工測(cè)量和系統(tǒng)測(cè)量的比對(duì)工作,得出試驗(yàn)結(jié)果,說明系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量的污穢度不僅與人工方法測(cè)量的一致,并且系統(tǒng)連續(xù)測(cè)量的污穢度也完全符合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),是一種科學(xué)、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段。

光傳感;光能損耗;鹽密監(jiān)測(cè)

隨著晉中地區(qū)大氣污染日趨突出和電網(wǎng)的擴(kuò)大發(fā)展,使得污閃事故覆蓋范圍增大,電網(wǎng)的安全運(yùn)行仍承受著大面積污閃的風(fēng)險(xiǎn)?！拔庀蠹胞}密在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”已先后在晉中供電分公司220 kV線路昔云線、榆白II回、綿安II回和綿安I回線安裝并投入使用。該系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測(cè)微氣象和外絕緣設(shè)備污穢變化情況,可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到人工測(cè)量方法不能測(cè)量的飽和污穢度,減少登桿風(fēng)險(xiǎn),并利用所監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)污穢數(shù)據(jù)指導(dǎo)線路的狀態(tài)檢修。

1 技術(shù)原理

用光學(xué)傳感器測(cè)量附著鹽密的基本原理,就是基于介質(zhì)光波導(dǎo)中的光場(chǎng)分布理論和光能損耗機(jī)理。當(dāng)光波通過放置在空氣中的無污穢特種石英玻璃棒時(shí),絕大部分光功率將限制在石英玻璃棒中傳輸,由于特種石英玻璃純度高,其本身的損耗很小。如圖1所示,當(dāng)石英玻璃棒上附有鹽污時(shí),由于鹽污折射率 (n=1.54)大于石英玻璃的折射率,則石英玻璃棒在有鹽污的地方會(huì)有部分光功率向外泄漏,使傳輸光功率產(chǎn)生衰減,即光通量減小。隨著鹽污的增加,對(duì)傳輸光功率的衰減就越大,光檢測(cè)器檢測(cè)到的傳輸光功率就越小。通過對(duì)光功率衰減量的變化數(shù)據(jù)的數(shù)字處理,就可以計(jì)算出附著鹽污的鹽密值。下面,將詳細(xì)介紹系統(tǒng)測(cè)量鹽密的推算過程。

圖1 微氣象及鹽密在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)原理

理論分析表明,石英玻璃棒上的光通量P與多種因素有關(guān)。它可以用公式 (1)表示,

n是石英玻璃棒與空氣之間的界面的折射率,在無污染時(shí)就是空氣的折射率。t是時(shí)間,石英玻璃棒上的污染隨時(shí)間變化。n的變化規(guī)律與多個(gè)因素有關(guān),是一個(gè)復(fù)變量函數(shù),它可以表示為

S是大氣環(huán)境的相對(duì)濕度,X是大氣污染物的成分比,如塵埃與鹽分比。D是鹽密。

將式 (1)代入式 (2),得

由式 (3)可見,石英玻璃棒上的光通量與多種因素有關(guān),許多因素都使玻璃棒與空氣之間的界面折射率產(chǎn)生變化,對(duì)光能產(chǎn)生吸收和散射,減小光通量。透過石英玻璃棒進(jìn)入大氣層的能量大小和透過厚度與污染物質(zhì)的組成成分、石英坡璃棒的尺寸、折射率分布和波長等參數(shù)有關(guān)。在給定條件下,理論透過厚度一般為波長數(shù)量級(jí),即1～10μm。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心兩部分組成。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端安裝在送電線路桿 (塔)或變電站絕緣子附近,完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污穢物 (鹽密)以及微氣象數(shù)據(jù) (包括溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、氣壓數(shù)據(jù))的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)以短信方式向監(jiān)測(cè)中心發(fā)送,數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理。

2.1 鹽密監(jiān)測(cè)終端

鹽密監(jiān)測(cè)終端分如下幾個(gè)部分。

a)太陽能接受器:提供主機(jī)工作電源,采用傾斜式結(jié)構(gòu)。

b)光傳感器:采集積污量。

c)主機(jī):完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制,并實(shí)時(shí)發(fā)射有關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2 微氣象監(jiān)測(cè)終端

微氣象監(jiān)測(cè)終端包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓強(qiáng)傳感器。

現(xiàn)場(chǎng)終端需要固定安裝在鐵塔橫擔(dān)上,靠近某相絕緣子串。裝置安裝調(diào)試后即可投入運(yùn)行,并不需維護(hù)。整個(gè)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳送自動(dòng)完成。

主機(jī)主要由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理三部分組成,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污穢物及微氣象參數(shù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)通信單元完成實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的傳送。本系統(tǒng)采用GSM短信發(fā)送方式,數(shù)據(jù)處理單元完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理。現(xiàn)場(chǎng)終端裝置可以存儲(chǔ)3個(gè)月的鹽密數(shù)據(jù)。

2.3 監(jiān)測(cè)中心

a)信息收發(fā)模塊:接收所控制監(jiān)測(cè)終端發(fā)回的監(jiān)測(cè)信息,可以存儲(chǔ)3個(gè)月鹽密數(shù)據(jù),保障主機(jī)出現(xiàn)問題時(shí),不會(huì)丟失監(jiān)測(cè)信息。

b)主機(jī):為計(jì)算服務(wù)器,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算功能,完成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等功能。

c)不間斷電源:UPS,可為監(jiān)測(cè)中心提供24 h的后備電源。

d)外設(shè):打印機(jī)等輸入、輸出設(shè)備。

監(jiān)測(cè)中心利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)并行處理算法解決了短信的多點(diǎn)并發(fā)問題,最多可以同時(shí)對(duì)999個(gè)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行監(jiān)測(cè)信息收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析工作。達(dá)到了99.999%的不丟包率。同時(shí)本監(jiān)測(cè)中心還具有數(shù)據(jù)自動(dòng)備份、系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)、強(qiáng)抗干擾等功能。

3 系統(tǒng)的安裝情況 (見表1)

表1 微氣象及鹽密在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

4 系統(tǒng)工作情況

微氣象及光傳感器鹽密在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)以來,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鹽密值與人工測(cè)量值基本一致,飽和鹽密圖與山西省電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖污穢等級(jí)基本一致。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2、表3所示。

表2 晉中220 kV昔云線92號(hào)微氣象數(shù)據(jù)

表3 鹽密數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

微氣象及鹽密在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與人工鹽密測(cè)量方法相比,在準(zhǔn)確測(cè)量等值鹽密法無法測(cè)量的實(shí)時(shí)鹽密和飽和鹽密值的基礎(chǔ)上,節(jié)約了人力、物力,而且提供了微氣象數(shù)據(jù),為輸變電設(shè)備的清掃、評(píng)價(jià)外絕緣耐污能力、實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備狀態(tài)清掃提供了決策依據(jù)。

[1] 吳維寧,吳光亞,張銳.輸變電設(shè)備污閃原因及對(duì)策 [J].高電壓技術(shù),2004(7):10-12.

[2] 宋牟平.微波電光調(diào)制的布里淵散射分布式光纖傳感技術(shù) [J].光學(xué)學(xué)報(bào),2004(8):9-11.

[3] 董玉明,張旭蘋,路元?jiǎng)?等.布里淵散射光纖傳感器的交叉敏感問題 [J].光學(xué)學(xué)報(bào),2007(2):3-5.

[4] 李玉善,馬少杰.集成光波導(dǎo)電場(chǎng)傳感特性的研究 [J].光電子,1997(8):7-10.

[5] 李璟延,申敏.絕緣子污穢度檢測(cè)與污閃預(yù)警研究綜述[J].廣東電力,2007(6):23-25.

Engineering App lication of M icro-m eteorology and ESDD Monitor for Transm ission in Jinzhong Shanxi

XIE Qiang1,ZHU Rui-gang1,XIONG Peng2
(1.Shanxi Jinzhong Electric Power Supp ly Company,Jinzhong,Shanxi 030001,China;2.Wuhan Kangpu Chang Qing Software Corporation,Wuhan,Hubei 430073,China)

In order to effectively p revent pollution flashover,Jinzhong Power Company o f Shanxi utilized light sensing technology to on-line supervising m icro-meteorology and ESDD on transm ission line,which gained good performance.Since Nov.of 2008 w hen network operation was on,manualmeasurement and this system measurement have been compared,the result of which indicates that the contamination degreemeasured by system is the same to that by manualmeasurement,and the results of the continuousmeasuring by system is completely consistent with operating experience,thus it is a scientific,simple,precise and timely monitoring technique.

op tical sensing;loss of lightenergy;ESDD monitoring

TM 726

B

1671-0320(2010)02-0021-03

2010-01-15,

2010-03-02

謝 強(qiáng) (1964-),男,1990年畢業(yè)于華北電力學(xué)院電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè),工程師,主要研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)檢維護(hù)、科技革新及人員培訓(xùn)等;

朱瑞剛 (1971-),男,1996年畢業(yè)于山西大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè),工程師,主要研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)檢維護(hù)、科技革新及人員培訓(xùn)等;

熊 鵬 (1981-),男,2006年畢業(yè)于武漢大學(xué)工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè),碩士,工程師,主要研究方向?yàn)楣I(yè)電氣自動(dòng)化。